package basic.sort.violence;

/**
 * @author distantstar
 * @version 1.0
 * @date 2021
 * @description basic.sort.violence
 * @since JDK1.8
 *
 * 给定数组arr，arr中所有的值都为正数且不重复
 * 每个值代表一种面值的货币，每种面值的货币可以使用任意张
 * 再给定一个整数 aim，代表要找的钱数
 * 求组成 aim 的方法数
 */
public class CoinsNoLimit {

    private static int coinsWay(int[] arr, int aim) {
        if (arr == null || arr.length == 0 || aim < 0) {
            return 0;
        }
        return process(arr, 0, aim);
    }

    /**
     * 暴力尝试
     * @param arr 面额数组
     * @param index 当前索引
     * @param rest 还剩下多少钱
     * @return 返回方法数
     */
    private static int process(int[] arr, int index, int rest) {
        // 假如已经到达最后一个，判断是否已经组织好了
        if (index == arr.length) {
            return rest == 0 ? 1 : 0;
        }

        // 方法数
        int ways = 0;
        // 循环从每一张面额的纸币的每一张开始循环
        // 保证当前数量的纸币不会超过剩余rest
        for (int zhang = 0; zhang * arr[index] <= rest; zhang++) {
            ways += process(arr, index + 1, rest - (zhang * arr[index]));
        }
        return ways;
    }

    private static int coinsWay1(int[] arr, int aim) {
        if (arr == null || arr.length == 0 || aim < 0) {
            return 0;
        }
        return process1(arr, 0, aim);
    }

    /**
     * 暴力尝试
     * @param arr 面额数组
     * @param index 当前索引
     * @param rest 还剩下多少钱
     * @return 返回方法数
     */
    private static int process1(int[] arr, int index, int rest) {
        // 假如已经到达最后一个，判断是否已经组织好了
        if (index == arr.length) {
            return rest == 0 ? 1 : 0;
        }

        // 方法数
        int ways = 0;
        // 循环从每一张面额的纸币的每一张开始循环
        // 保证当前数量的纸币不会超过剩余rest
        for (int zhang = 0; zhang * arr[index] <= rest; zhang++) {
            ways += process1(arr, index + 1, rest - (zhang * arr[index]));
        }
        return ways;
    }

    public static int dp1(int[] arr, int aim) {
        if (arr == null || arr.length == 0 || aim < 0) {
            return 0;
        }
        int n = arr.length;
        int[][] dp = new int[n + 1][aim + 1];
        dp[n][0] = 1;
        for (int index = n - 1; index >= 0; index--) {
            for (int rest = 0; rest <= aim; rest++) {
                int ways = 0;
                for (int zhang = 0; zhang * arr[index] <= rest; zhang++) {
                    ways += dp[index + 1][rest - (zhang * arr[index])];
                }
                dp[index][rest] = ways;
            }
        }
        return dp[0][aim];
    }

    public static int dp2(int[] arr, int aim) {
        if (arr == null || arr.length == 0 || aim < 0) {
            return 0;
        }
        int n = arr.length;
        int[][] dp = new int[n + 1][aim + 1];
        dp[n][0] = 1;
        for (int index = n - 1; index >= 0; index--) {
            for (int rest = 0; rest <= aim; rest++) {
                dp[index][rest] = dp[index + 1][rest];
                if (rest - arr[index] >= 0) {
                    dp[index][rest] += dp[index][rest - arr[index]];
                }
            }
        }
        return dp[0][aim];
    }


    private static int[] randomArray(int maxLen, int maxValue) {
        int n = (int) (Math.random() * maxLen);
        int[] arr = new int[n];
        boolean[] has = new boolean[maxValue + 1];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            do {
                arr[i] = (int) (Math.random() * maxValue) + 1;
            } while (has[arr[i]]);
            has[arr[i]] = true;
        }
        return arr;
    }

    private static void printArray(int[] arr) {
        for (int value : arr) {
            System.out.print(value + " ");
        }
        System.out.println();
    }

    // 为了测试
    public static void main(String[] args) {
        int maxLen = 10;
        int maxValue = 30;
        int testTime = 1000000;
        System.out.println("测试开始");
        for (int i = 0; i < testTime; i++) {
            int[] arr = randomArray(maxLen, maxValue);
            int aim = (int) (Math.random() * maxValue);
            int ans1 = coinsWay(arr, aim);
            int ans2 = dp1(arr, aim);
            int ans3 = dp2(arr, aim);
            if (ans1 != ans2 || ans1 != ans3) {
                System.out.println("Oops!");
                printArray(arr);
                System.out.println(aim);
                System.out.println(ans1);
                System.out.println(ans2);
                System.out.println(ans3);
                break;
            }
        }
        System.out.println("测试结束");
    }
}
